材料拉力試驗機的技術創新與發展

摘要：進口設備備件的使用，成為老大難，已被廣大用戶的共識。本文介紹了橡塑行業進口電拉實驗機的維修改造過程，提出了用國產交流伺服控制器改造原來控制系統，實現備件國產化的途徑。  
關鍵詞：拉力實驗機；伺服控制；改造  
   我公司九一年從德國ZWICK公司引進一臺10KN電子拉力實驗機，主要用于橡塑制品的性能測試。其主要特點：主電機功率0.45KW直流伺服電機驅動雙絲杠，帶動橫梁移動實現拉、壓功能，采用速度反饋及電流反饋的雙閉環控制，啟動扭矩大，調速范圍廣、精度高（力值0.1N，位移0.01mm）。九八年的使用過程中，主機電源控制系統出現故障，檢查發現燒壞了開關電源穩壓啟動器（DAA4003DP）及大功率管（BUW92D）等元件。后與該制造廠家，報價高達7萬元。后經討論商定，借鑒國產CMT5104電子拉力機控制的成功經驗，改造現有設備，在不改變原設備測試精度的前提下，用一套獨立的伺服控制系統代替原驅動板，其它不變，這樣可大幅度降低維修成本。  
分析原直流伺服系統的工作原理，當運行指令發出時，b3的4、5兩點閉合，發出工作信號，而后b1的1、3接受計算機發出的0～10VDC可變電壓信號，控制電機的速度大小和方向。根據其工作特性，把U1驅動控制板解析為一個獨立的系統，也可以用其它伺服系統代替，實現該控制功能。  

目前交流伺服技術發展很快，采用了*全數字式驅動控制技術，硬件結構簡單，參數調整方便，產品生產的一致性、可靠性強，同時集成復雜的電機控制算法和智能化控制功能，如增益自動調整，計算機通信等功能，已逐步取代九十年代的直流伺服系統，因此我們考慮采用價廉質優的交流伺服系統。而松下MINAS A 系列交流伺服驅動器正是其中的杰出代表，其控制方式多種，有位置控制、速度控制和轉矩控制，還可以用裝有PANTERN通信軟件的個人電腦來查看、設定和調整參數，十分方便調試，電機軸端采用2500p/r增量式旋轉編碼器，保證了系統的高精度和高穩定性。 

其14、15腳為速度指令端子，相當于B1的1、3兩點，7、41腳為控制電源DC24V端子，29腳為伺服“ON"端子，接線時將此端子與“COM-"短接即可，26腳為“ZEROSPD"信號端子，控制電機的運行和停止。由于該伺服器的電源為三相220V，還需制做一個三相電源變壓器提供。  
根據實驗機的工作條件，應該采用速度控制方式，其功能接線圖（如圖3）所示，C為旋轉編碼器，M為交流伺服電機，其中我們主要采用29腳“伺服-ON"端子，當此端子連接到COM-時，驅動器被允許工作；26腳零速嵌位端子，此端子控制速度指令的有效、無效，與“COM-"連接時，速度指令被認為有效，我們用它來控制電機的運行和停止；14、15腳“速度指令"端子，此端子用來輸入0～±10VDC模擬電壓，控制電機轉速及方向。當系統得電時，KM主接觸器吸和，接通伺服器電源，操作人員設定好工藝參數，按下啟動鍵后，SRV-ON端子有輸入信號，伺服器開始進入工作狀態，同時根據工藝要求所設定的參數，計算機自動輸出0～10VDC的可調直流電壓信號，控制伺服器輸出電壓，從而控制電機速度大小及方向的改變，完成一個工作周期。經過多次調整調出試驗用50、100、500mm/min試驗速度，并重新校對各試驗參數，啟動、制動均能滿足要求。 

  選用參數情況如下：（1）驅動器型號：MSDA083A1A，輸入電壓：三相220V，輸出電壓：三相116V，功率：750W，編碼器：2500p/r；伺服電機型號：MSMA082A1G，額定電壓：三相116V，額定功率750W，額定轉速：3000r/m，額定頻率：200HZ。（2）安裝電機時，由于現有伺服電機和原伺服電機安裝尺寸有不同，又精心測量、 設計制作了一個關鍵連接部件及多楔帶輪，裝配后（如圖4），未改變原有傳動系統的傳動精度。  
經過多次材料拉伸實驗，*達到了以前的工藝標準。設備改造至今已有幾個月了，達到預期效果，性能比較穩定。以不足萬元的維修費用,短時間的技術改造,讓近三十多萬元的進口設備重新恢復啟用,這為我們以后故障維修及備件提供了可靠保證。不但降低了費用，而且使我們體會了技術改造的價值，也為同行開辟了一條新的維修捷徑和寶貴經驗。